Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Meccanica dei solidi, Costruzione di Macchine 1, Macchine 1
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Lo studente acquisisce metodi per la concezione, progettazione e verifica strutturale di sistemi meccanici supportati da simulazioni a calcolatore agli elementi finiti.
Modalita' di esame:	Prova scritta, prova orale e prova pratica a calcolatore (30 punti massimo ciascuna) sul metodo degli elementi finiti applicato ad un problema strutturale o termo-strutturale.
Criteri di valutazione:	La valutazione finale è la media dei voti conseguiti nelle tre prove.
Contenuti:	Il corso affronta il problema della progettazione e della regolazione di sistemi elettro-meccanici con approfondimento sui metodi di verifica strutturale mediante analisi agli elementi finiti. Programma: La macchina automatica come sistema meccanico ed elettronico integrato. I circuiti oleodinamici: simboli, variabili dipendenti e indipendenti di un circuito oleodinamico, filtri, richiami sulle caratteristiche delle pompe volumetriche e delle pompe centrifughe, formule della potenza per pompe e motori, olii, perdite localizzate e distribuite nei circuiti. Pompe per circuiti oleodinamici (ingranaggi, palette, pistoni assiali), serbatoi e smaltimento del calore. Valvole direzionali, condizioni di copertura, valvole di ritegno. Valvole limitatrici di pressione ad azione diretta e pilotate. Diagramma portata-pressione. Sistemi reazionati negativamente: concetti generali, definizione dei guadagni, guadagno in anello chiuso. Applicazione ad una valvola limitatrice di pressione. Valvole riduttrici di pressione. Valvole regolatrici di portata. Strozzatori, valvole compensate a 2 vie. Potenza dissipata nei regolatori di flusso a due vie. Valvole compensate a 3 vie. Potenza dissipata nelle valvole a tre vie. Accumulatori idraulici. Elettromagnete, valvole proporzionali. Servovalvole: valvola Moog, Valvole a reazione idraulica. Cilindri idraulici: dimensionamento, tenute, sistemi di smorzamento. Dispositivi per trasferimento e trasformazione di energia. Accumulatori di energia. Effetti sui meccanismi durante il funzionamento: inerzia ridotta ad un asse, effetto delle sollecitazioni di urto sulle strutture, viti sollecitate ad urto, carico di serraggio ed effetto del pretensionamento sulle sollecitazioni di fatica, effetto dell?attrito, irregolarità nelle trasmissioni con catene. Macchine a corrente continua ad eccitazione indipendente, macchine a corrente alternata (sincrone e asincrone): principi di funzionamento, equazioni elettriche e meccaniche. Curve caratteristiche. Semiconduttori. Drogaggio p ed n di semiconduttori. Diodi. Diodi ideali. Diodi reali. Diodi Zener. I transistor NPN e PNP. Principio di funzionamento del transistor. Connessione del transistor ad emettitore comune. Utilizzo del transistor come interrutore. Caratteristiche di collettore del transistor e retta di carico statica. Amplificatori differenziali, modalità di funzionamento single ended e differenziale. CMRR di un amplificatore differenziale. Amplificatori operazionali. Caratteristiche dell'amplificatore operazionale ideale. Gli amplificatori operazionali a retroazione negativa: l'amplificatore di tensione invertente. Amplificatore differenziale. Il sommatore, l'integratore, il derivatore. Regolatori di sistemi meccanici realizzati con amplificatori operazionali: PID. Esempi di regolazione di un motore a corrente continua e della servovalvola di un sistema per prove a fatica su componenti. Ponti estensimetrici. Celle di carico. Analisi agli elementi finiti di componenti e strutture: elementi asta, trave, shell, solidi. Strutture assialsimmetriche, meccanica della frattura numerica. Programmazione in linguaggio APDL con software Ansys, tecnica della sottomodellazione. Analisi termo-strutturali agli elementi finiti.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Lezioni frontali in aula, esercitazioni in aula informatica. Esercitazioni settimanali e svolgimento di un progetto in gruppi di studenti.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	1. K.L. Lawrence, “Ansys Tutorial Release 11.0”, Biblioteca DIM Padova. 2. O. C. Zienkiewicz, “The Finite Element Method”, McGraw-Hill, London, 1989. 3. K. J. Bathe, Finite Element procedures, Prentice Hall, New Jersey, 1996. 4. T. Stolarski, Y. Nakasone, S. Yoshimoto, Engineering Analysis with Ansys Software, Elsevier, Oxford, 2006. 5. E. Madenci, I. Guven, The finite element method and applications in engineering using Ansys, Springer Science, New York, 2006. 6. Gianni Comini, Stefano Del Giudice, Carlo Nonino: Finite Element Analysis in Heat Transfer, Taylor & Francis, 1994. 7. ASSOFLUID, L’oleoidraulica nell’ambito industriale e mobile, Ed. Assofluid, 2004. 8. T.L. Floyd, Fondamenti di elettronica analogica, Principato, 1995. 9. R. Giovannozzi, Costruzione di Macchine, Patron, Bologna, 2007. 10. E.O. Doebelin, Measurement Systems – Application and Design, McGraw Hill. 11. Eurocodice 3, Progettazione delle strutture in acciaio.
Testi di riferimento:	Meneghetti, Giovanni; Manzolaro, Mattia, Introduzione all'analisi termica con il codice di calcolo Ansys. Padova: Libreria Progetto, --. Nordmann, Rainer; Birkhofer Herbert, Elementi di macchine e meccatronica. Milano: McGraw-Hill, --. Meneghetti, Giovanni; Manzolaro, Mattia; Quaresimin, Marino, Introduction to the static structural analysis with Ansys numerical code. Padova: Progetto, --.